Biomedical Photonics (BMP - E-Journal)
Not a member yet
274 research outputs found
Sort by
Бактерицидный эффект He-Ne лазера (632,8 нм) на колонии Staphylococcus aureus
Get PDFThe bactericidal effect of 632.8 nm low level laser has been studied in order to point out both the effective power and laser exposure time on Staphylococcus aureus, which is reported to be involved in several dermatology problems. Low level laser has been reported to be useful for infected wounds, tissue necrosis, nerve injury, osteoarthritis or other chronic pain syndromes. Numerous studies have been conducted to quantify the effective laser parameters, i.e. dose, power, and exposure time, which ultimately leads toward clinical implementation. Staphylococcus aureus bacteria colonies were exposed to laser doses with powers of both 1 and 3 mW at different exposure times varies between 3 to 30 minutes. The bacterial colonies were isolated from a patient with inflamed wounds. Two sets of bacterial colonies were prepared to be exposed to laser beam. Next, the bacterial colonies were compared before and after exposing them to laser doses. The results showed that laser sessions have reduced the number of the bacterial colonies for both doses; 1 and 3 mw at the different exposure times and concentrations. The results revealed significant dose dependent bactericidal effects of He-Ne laser on Staphylococcus aureus at 3 mW for 30 minutes, which was found to be more effective in reducing the amount of bacteria to the less than 2% of its initial count. The results exhibited the reduction of the number of colonies as a function of exposure time. Appropriate doses of 632.8 nm can kill Staphylococcus aureus, suggesting that a similar effect may be used in clinical cases of bacterial infection.Нами был изучен бактерицидный эффект низкочастотного лазера с длиной волны 632,8 нм с целью определения эффективной мощности и времени воздействия лазера на бактерии Staphylococcus aureus, участвующие в патогенезе ряда дерматологических заболеваний. Ранее проведены многочисленные исследования количественной оценки эффективных параметров лазера: световой дозы, плотности мощности и времени воздействия. В настоящем исследовании на колонии бактерий Staphylococcus aureus воздействовали лазерным излучением мощностью 1 и 3 мВт при разном времени воздействия (от 3 до 30 мин). Колонии бактерий были выделены у больного с воспаленными ранами. Воздействие лазером уменьшило количество бактериальных колоний во всех экспериментах. Результаты выявили значительное дозозависимое бактерицидное воздействие гелий-неонового лазера на Staphylococcus aureus. При мощности 3 мВт при воздействии в течение 30 мин количество бактерий снизилось до уровня менее 2% от его первоначального количества. Результаты показали уменьшение количества колоний в зависимости от времени воздействия. Лазерное излучение на длине волны 632,8 нм обладает бактерицидным действием в отношении Staphylococcus aureus
Антибактериальная эффективность хлорофилла листьев катука (Sauropus androgynus (L) Merr) с активацией синим и красным лазером в отношении биопленки aggregatibacter actinomycetemcomitans и enterococcus faecalis
Get PDFIn this study, the efficacy of using Sauropus androgynus (L) Merr, a katuk leaf chlorophyll photosensitizer, to reduce Aggregatibacter actinomycetemcomitans and Enterococcus faecalis biofilm was investigated. A red and blue diode laser is used as the light source. The sample was split into four groups: a negative control group, a positive control group, a blue laser treatment group (B), and a red laser treatment group (R), both with and without the addition of katuk leaf chlorophyll 1.6 mg/ml, and with varying densities of laser energy exposure of 2.5 J/cm2, 5 J/cm2, 7.5 J/cm2, and 10 J/cm2. Laser exposure and chlorophyll photosensitizer were tested using ELISA and ANOVA. At an energy density of 10 J/cm2, the optimal bacterial mortality rate was obtained in each treatment group. Namely, in the Aggregatibacter actinomycetemcomitans biofilm, the negative group, the number of deaths was 73.30% using a blue diode laser and 63.25% using a red diode laser. In the positive group, the number of deaths was 86.12% using a blue diode laser and 83.29% using a red diode laser. In the Enterococcus faecalis biofilm, in the negative group, the number of deaths was 67.78% using the blue diode laser and 75.33% using the red diode laser, and in the positive group, the number of deaths was 71.71% using the blue diode laser and 86.41 using a red diode laser. Exposure to blue and red diode lasers activates chlorophyll in katuk leaves, killing bacteria and reducing biofilms.Изучена фотодинамическая активность фотосенсибилизатора хлорофилла листьев катука в отношении биопленки Aggregatibacter actinomycetemcomitans и Enterococcus faecalis. В качестве источника света был использован красный и синий диодный лазер. В исследование были четыре группы: группа отрицательного контроля, группа положительного контроля, группа обработки синим лазером (B) и группа обработки красным лазером (R), как с добавлением, так и без добавления хлорофилла листьев катука в концентрации 1,6 мг/мл, а также при различной плотности энергии лазерного излучения: 2,5 Дж/см2, 5 Дж/см2, 7,5 Дж/см2 и 10 Дж/см2. Эффективность воздействия оценивали с помощью ELISA и ANOVA. Наибольшая эффективность была зарегистрирована во всех режимах воздействия (красный/синий лазер, без/с хлорофиллом) при плотности энергии 10 Дж/см2. В биопленке Aggregatibacter actinomycetemcomitans в контрольных группах (только облучение) эффективность составила 73,30% при использовании синего диодного лазера и 63,25% при использовании красного диодного лазера, а в опытных группах эффективность составила 86,12% при использовании синего диодного лазера и 83,29% при использовании красного диодного лазера. В биопленке Enterococcus faecalis в контрольных группах эффективность составила 67,78% при использовании синего диодного лазера и 75,33% при использовании красного диодного лазера, а в опытных группах эффективность составила 71,71% при использовании синего диодного лазера и 86,41% с использованием красного диодного лазера. Таким образом, сделан вывод, что воздействие синего и красного диодных лазеров активирует хлорофилл в листьях катука, обладая бактерицидным действием бактерии и уменьшая биопленки
Разработка метода оценки глубины проникновения этосом с метиленовым синим в кожу при аппликационном применении и фотодинамическим воздействии
Get PDFA wide range of literature sources report on the potential benefits of transdermal drug delivery. Among these advantages, the following are distinguished – minimal injury, reduction of side effects, and prevention of degradation or metabolism in the gastrointestinal tract or liver. However, transdermal delivery of most molecules often excludes due to the barrier function of the skin, which prevents the penetration of exogenous substances. To overcome this barrier and increase skin absorption, ethosomal complexes use, by means penetration into the deep layers of the skin and/or systemic circulation is possible. This work devotes to the development of a non-invasive method for assessing the depth of penetration by ethosomes with methylene blue (MB) into the skin during application and photodynamic exposure. MB as photosensitizer (PS) was chosen, since there are a sufficient number of publications on its positive effect on the restoration of the cell’s respiratory chain of various organs and therefore the restoration of their metabolism. Besides MB has proven to be an effective PS, destructed pathogenic microbes and viruses, including SARS-CoV-2. However, for more effective Covid-19 therapy and antibiotic-resistant microbial diseases, the penetration of MB into the vascular system of the epidermis or mucous tissue is required. Nowadays, the existing methods for assessing the penetration depth of PS are time consuming and require the use of animal skin or model samples. The LESA-01 BIOSPEC system with specially designed optical adapters that allow assessing the drug fluorescence intensity on skin surface and at a depth of up to 2 mm in the investigation was used.В широком спектре литературных источников сообщается о потенциальных преимуществах трансдермальной доставки лекарственных веществ. Среди данных преимуществ выделяют следующие – минимальная травматичность, снижение побочных эффектов, предотвращение деградации или метаболизма в желудочно-кишечном тракте или печени. Однако трансдермальная доставка большинства молекул часто исключается из-за барьерной функции кожи, которая препятствует проникновению экзогенных веществ. Для преодоления данного барьера и увеличения кожного поглощения могут быть использованы этосомальные комплексы, с помощью которых возможно проникновение в глубокие слои кожи и/или системное кровообращение. Данная работа посвящена разработке неинвазивного метода оценки глубины проникновения этосом с метиленовым синим в кожу при аппликационном применении и фотодинамическом воздействии. Именно метиленовый синий был выбран в качестве фотосенсибилизатора (ФС) в работе, поскольку имеется достаточное количество публикаций о его положительном влиянии на восстановление дыхательной цепи клеток различных органов и, тем самым восстановлении их метаболизма. Кроме того, метиленовый синий проявил себя как эффективный ФС, разрушающий патогенные микробы и вирусы, в том числе вирус SARS-CoV-2. Однако для более эффективной терапии Covid-19 и антибиотикорезистентных микробных заболеваний требуется проникновение метиленовый синий в сосудистую систему эпидермиса или слизистой ткани. На данный момент существующие методы оценки глубины проникновения фотосенсибилизаторов являются трудоёмкими и требуют использования кожи животных или модельных образцов. В работе была использована система ЛЭСА-01 БИОСПЕК со специально разработанными оптическими адапторами, позволяющими оценивать интенсивность флуоресценции препарата на поверхности кожи и на глубине до 2 мм
Спектроскопическое исследование фотофизических свойств метиленового синего в биологических средах
Get PDFA spectroscopic study of the photophysical properties of methylene blue (MB) in aqueous solutions was carried out. Absorption and fluorescence spectra as well as fluorescence lifetime were recorded. The concentration dependence of the intensity and shape of the spectra allowed establishing the ranges of MB concentrations for in vitro and in vivo studies at which aggregation is not observed (up to 0.01 mM, which corresponds to 3.2 mg/kg). Studies of photodegradation in biological media showed that photobleaching of more than 80% in plasma and culture media is observed already at a dose of 5 J/cm2 , while in water at this concentration and dose photobleaching is not yet observed, and at a dose of 50 J/cm2 photobleaching of MB is about 30%. It was found that in media containing proteins and having an alkaline pH, photobleaching occurs significantly faster than in neutral aqueous media. The ionic strength of the solution has no effect on the photobleaching rate. Such photobleaching is caused by the photodegradation of MB rather than the transition to the leucoform.The efficiency of singlet oxygen generation and photodynamic activity were evaluated in vitro. In the investigated range of MB concentrations, the efficiency of singlet oxygen generation is rather low, because positively charged MB binds to negatively charged cell membranes, which leads to a change in the type of photodynamic reaction. The emergence of other reactive oxygen species (ROS), different from singlet oxygen, in cells has been demonstrated. The generation of ROS and the low quantum yield of singlet oxygen generation indicate the tendency of MB to provide the type I photosensitization mechanism (electron transfer with the formation of semi-reduced and semi-oxidized MB+ radicals) rather than to the type II mechanism (energy transfer to oxygen with the formation of singlet oxygen) in biological media and in vivo.Проведено спектроскопическое исследование фотофизических свойств метиленового синего (МС) в водных растворах и биологических жидкостях. Зарегистрированы спектры поглощения и флуоресценции, а также времена жизни флуоресценции. По зависимости интенсивности и формы спектров от концентрации удалось установить диапазоны концентраций МС для исследований in vitro и in vivo при которых не наблюдается агрегация (до 0,01 мМ, что соответствует 3,2 мг/кг). Исследовано фотообесцвечивание МС под действием лазерного излучения. Исследования фотодеградации в биологических средах показали, что фотообесцвечивание более чем на 80% в плазме и культуральной среде наблюдается уже при дозе 5 Дж/см2 , в то время как в воде при такой концентрации при дозе 5 Дж/см2 фотообесцвечивания еще не наблюдается, а при дозе 50 Дж/см2 фотообесцвечивание МС составляет порядка 30%. Установлено, что в средах, содержащих белки и обладающих щелочным рН, фотообесцвечивание происходит существенно быстрее, чем в нейтральных водных средах. Ионная сила раствора не оказывает влияния на скорость фотообесцвечивания. Такое фотообесцвечивание вызвано фотодеградацией МС, а не переходом в лейкоформу. Проведена оценка эффективности генерации синглетного кислорода и фотодинамической активности in vitro. В исследуемом диапазоне концентраций МС эффективность генерации синглетного кислорода достаточно низкая, так как положительно заряженный МС связывается с негативно заряженными мембранами клеток, что приводит к изменению типа фотодинамической реакции. Продемонстрировано возникновение в клетках других активных форм кислорода (АФК), отличных от синглетного кислорода. Генерация АФК и невысокий квантовом выход генерации синглетного кислорода свидетельствуют о склонности МС к механизму фотосенсибилизации I типа (перенос электрона с образованием полувосстановленных и полуокисленных радикалов MB+), а не к механизму II типа (перенос энергии к кислороду с образованием синглетного кислорода) в биологических средах и in vivo
Спектроскопическое исследование метиленового синего in vivo: влияние на оксигенацию тканей и опухолевый метаболизм
Get PDFMethylene blue (MB) is a promising photosensitizer (PS) for the treatment of pathological neoplasms, since it has both photodynamic activity (under laser irradiation) and redox and catalytic properties (in the absence of light). In the framework of this work, using spectroscopic methods, the effect of intravenous administration of MB on tissue oxygenation of hemoglobin in small animals in vivo in tumor and normal tissues was analyzed. The influence of MB on cell metabolism was analyzed. It has been shown that the use of MB promotes an increase in oxygen consumption by the tumor, and also leads to a shift in metabolism towards oxidative phosphorylation. It was shown that the use of MB contributes to an increase in oxygen consumption by the tumor, and also leads to a shift in metabolism towards oxidative phosphorylation.Метиленовый синий (МС) является перспективным фотосенсибилизатором для терапии патологических новообразований, поскольку обладает как фотодинамической активностью (при лазерном облучении), так и окислительно-восстановительными и каталитическими свойствами (в отсутствии света). В рамках данной работы при помощи спектроскопических методов было проанализировано влияние внутривенного введения МС на тканевую оксигенацию гемоглобина на малых животных in vivo в опухоли и нормальных тканях. Проведен анализ влияния МС на клеточный метаболизм. Показано, что применение МС способствует увеличению потребления кислорода опухолью, а также приводит к сдвигу метаболизма в сторону окислительного фосфорилирования
Эффективность in vitro инактивации бактерий Bacillus subtilis и Escherichia coli в стерилизаторах с использованием облучения в фиолетовой области
Get PDFBacteria are inactivated using a technique called photodynamic inactivation, which combines light with a photosensitizer with the right spectrum. The objective of this study is to ascertain the eciency of purple LEDs for photoinactivating Bacillus subtilis and Escherichia coli bacteria as well as the ideal purple LED exposure energy density. This study technique involves exposing bacteria to purple LED radiation. Two elements of variation are used during irradiation. The first variation is the illumination variation at distances of 3 cm, 6 cm, 9 cm, and 12 cm. The second variation involves changing the amount of radiation for 30, 60, 90, and 120 minutes. The Total Plate Count (TPC) method was used to count the number of colonies. Statistical tests were utilized in data analysis, namely the One Way Anova test (analysis of variance). The results of this study indicated that 395 nm purple LED irradiation caused a decrease in Log CFU/mL of Bacillus subtilis and Escherichia coli bacteria. Inactivation of Bacillus subtilis bacteria showed a higher mortality percentage than Escherichia coli bacteria. Changes in other irradiation distances also showed a higher percentage of death for Bacillus subtilis bacteria than Escherichia coli bacteria. The highest percentage of death was 98.5% for Bacillus subtilis bacteria and 94.3% for Escherichia coli bacteria at position C with an irradiation distance of 3 cm and an energy density of 524 J/cm2 with an LED exposure time of 120 minutes. This shows that the percentage of death of bacteria Bacillus subtilis and Escherichia coli increased with increasing doses of LED energy with the greatest percentage of death in Gram-positive bacteria Bacillus subtilis.Инактивация бактерий может быть выполнена с использованием метода, называемого фотодинамической инактивацией, в основе которого лежит активация фотосенсибилизатора светом определенного спектра. Целью данного исследования является определение эффективности светодиодов с излучением в фиолетовой области спектра для фотоинактивации бактерий Bacillus subtilis и Escherichia coli, а также определение оптимальной плотности энергии воздействия. При облучении были использованы два изменяемых параметра. Первый параметр – это расстояние от источника облучения до облучаемой поверхности (3 см, 6 см, 9 см и 12 см). Второй параметр – время облучения (30, 60, 90 и 120 мин). Для подсчета количества колоний использовали метод общего подсчета чашек (Total Plate Count). При анализе данных использовали статистические тесты, а именно тест One Way Anova (дисперсионный анализ). Результаты этого исследования показали, что светодиодное излучение в фиолетовой области спектра с длиной волны 395 нм вызывало снижение log КОЕ/мл бактерий Bacillus subtilis и Escherichia coli. Воздействие на бактерии Bacillus subtilis показало более высокий процент смертности, чем для бактерий Escherichia coli. Лучшие результаты были получены при расстоянии до источника облучения 3 см, плотности энергии 524 Дж/см2, и времени воздействия светодиода 120 мин. В этом режиме было инактивировано 98,5% бактерий Bacillus subtilis и 94,3% бактерий Escherichia coli
Применение видеокапилляроскопии для мониторинга микроциркуляции в коже при фотодинамической терапии
Get PDFThe proposed approach to microcirculation assessment is non-invasive, informative, and can be implemented during photoactivation, and thus is perspective both for research tasks and clinical practice. The functional principles of the vasculature response to photodynamic exposure, identified using this technique, also foster the efficiency and safety of photodynamic therapy. The developed setup allows simultaneous photodynamic exposure and studying the microcirculation parameters by videocapillaroscopy and photoplethysmography techniques. Photodynamic action is carried out by 662 nm laser radiation with a power density of 15 mW/cm2 in continuous and pulsed modes. The imaging system of the setup consists of a large working distance microscope, an optical filter, and a monochrome camera. The illumination system is based on LED with a central wavelength of 532 nm. The acquired images were processed in order to obtain morphometric and hemodynamic microcirculation data in the inspected skin area. To compare the proposed approach with existing methods, we measured blood flow parameters by a laser Doppler flowmeter. We tested the developed setup on rats injected with a photosensitizer and obtained active vessel maps, photoplethysmograms, and skin vessel density values before, during, and after photoactivation in both generation modes. The proposed approach allows to reveal differences in the microcirculation response to photodynamic effects of low power densities in different modes, in particular, the discrepancy between the time from the start of exposure to the cessation of blood flow and the start of the recovery period.Предложено аппаратно-программное и методическое обеспечение для оценки микроциркуляции, которое отличается неинвазивностью, информативностью, а главное, возможностью проводить исследование в ходе фотоактивации, и может стать дополнением к существующим диагностическим методам как в исследовательских задачах, так и в клинической практике. Выявленные с помощью разработанного подхода функциональные принципы реакции сосудистой сети на фотодинамическое воздействие представляются полезными для повышения эффективности и безопасности фотодинамической терапии. Разработка и апробация методов видеокапилляроскопии и фотоплетизмографии для изучения ранних изменений микроциркуляции при фотодинамической активации. Разработанная установка позволяет одновременно проводить фотодинамическое воздействие и исследование параметров микроциркуляции методами видеокапилляроскопии и фотоплетизмографии. Фотодинамическое воздействие осуществляется через 3 ч после внутривенного введения фотосенсибилизатора на основе хлорина е6 (5 мг/кг) лазерным излучением с длиной волны 662 нм и плотностью мощности 15 мВт/см2 в непрерывном и импульсном режимах. Визуализирующая система установки состоит из микроскопа с большим рабочим расстоянием, цифровой высокоскоростной камеры и оптического фильтра, отрезающего отраженное от исследуемой поверхности излучение фотоактивации. Осветительная система представлена диодным источником излучения с центральной длиной волны 532 нм. Зарегистрированные установкой изображения исследуемого участка кожи обрабатываются в разработанном авторами программном обеспечении для получения морфометрических и гемодинамических данных о микроциркуляции. Для сравнения предложенного подхода с существующими методами параметры кровотока регистрировали также лазерным доплеровским флоуметром. В ходе апробации разработанной установки на инъецированных фотосенсибилизатором крысах получены наборы карт действующих сосудов, фотоплетизмограмм и значений плотности сосудов кожи до, во время и после фотоактивации в двух режимах генерации. Проведен совместный анализ данных видеокапилляроскопии, фотоплетизмографии и лазерной доплеровской флоуметрии. Показано, что предложенный подход позволяет выявить различия в механизмах реакции микроциркуляции на фотодинамические воздействие с малой плотностью мощности в различных режимах, в частности, несовпадение времени от начала экспозиции до остановки кровотока и начала восстановительного периода
Фотодинамическая терапия при акне
Get PDFAcne is one of the most common skin conditions in the world. A number of studies have shown that photodynamic therapy (PDT) is safe and effective for both inflammatory and non-inflammatory acne and can significantly improve skin conditions in this disease. The effectiveness of PDT against acne is mainly due to a decrease in the amount of sebum produced by the sebaceous glands due to a decrease in their activity as a result of direct photodynamic damage to the sebaceous glands, eradication of Cutibacterium acnes, and a decrease in the level of hyperkeratosis. Compared with systemic drug therapy, PDT treatment of severe acne has the following advantages: fast results, high efficiency, high selectivity, no systemic adverse reactions and drug resistance, and low recurrence rate. Most often for PDT in patients with acne, drugs based on 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and its methyl ester (ME-ALA) are used. At the moment, there are no unified recommendations on PDT regimens for the treatment of this skin pathology. Various studies demonstrate the high efficiency of PDT with a wide range of doses of 5-ALA (3-20%) and ME-ALA (4-16%), light doses (15-120 J/cm2 ), and exposure time (30-90 min). The general trend in studies by different authors is that gentle low-intensity PDT regimens for acne demonstrate the same high efficiency with a significant reduction in pain during irradiation and local skin reactions (erythrema, edema, and hyperpigmentation).Акне – одна из самых распространенных в мире кожных патологий. Ряд исследований показал, что фотодинамическая терапия (ФДТ) безопасна и эффективна при воспалительной и невоспалительной форме акне и может значительно улучшить состояние кожи при этом заболевании. Эффективность ФДТ против акне в основном обусловлена уменьшением количества кожного сала, вырабатываемого сальными железам, за счет снижения их активности в результате прямого фотодинамического повреждения сальных желез, эрадикацией Cutibacterium acnes и снижением уровня гиперкератоза. По сравнению с системной медикаментозной терапией лечение тяжелой формы акне методом ФДТ имеет следующие преимущества: быстрый результат, высокая эффективность, высокая селективность, отсутствие системных побочных реакций и лекарственной устойчивости, низкая частота рецидивов. Наиболее часто для ФДТ у больных акне применяют препараты на основе 5-аминолевулиновой кислоты (5-АЛК) и ее метилового эфира (МЭ-АЛК). На данный момент не существует единых рекомендаций по режимам ФДТ для лечения данной кожной патологии. Различные исследования демонстрируют высокую эффективность ФДТ с широким диапазоном доз 5-АЛК (3-20%) и МЭ-АЛК (4-16%), световых доз (15-120 Дж/ см2 ) и времени облучения (30-90 мин). Общая тенденция в исследованиях разных авторов сводится к тому, что щадящие низкоинтенсивные режимы ФДТ при акне демонстрируют такую же высокую эффективность при значительном снижении болевых ощущений в процессе облучения и местных кожных реакций (эритрема, отек, гиперпигментация)
Классификация внутричерепных опухолей на основе оптико-спектрального анализа
Get PDFThe motivation for the present study was the need to develop methods of urgent intraoperative biopsy during surgery for removal of intracranial tumors. Based on the experience of previous joint work of GPI RAS and N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery to introduce fluorescence spectroscopy methods into clinical practice, an approach combining various optical-spectral techniques, such as autofluorescence spectroscopy, fluorescence of 5-ALA induced protoporphyrin IX, diffuse reflection of broadband light, which can be used to determine hemoglobin concentration in tissues and their optical density, Raman spectroscopy, which is a spectroscopic method that allows detection of various molecules in tissues by vibrations of individual characteristic molecular bonds. Such a variety of optical and spectral characteristics makes it difficult for the surgeon to analyze them directly during surgery, as it is usually realized in the case of fluorescence methods – tumor tissue can be distinguished from normal with a certain degree of certainty by fluorescence intensity exceeding a threshold value. In case the number of parameters exceeds a couple of dozens, it is necessary to use machine learning algorithms to build a intraoperative decision support system for the surgeon. This paper presents research in this direction. Our earlier statistical analysis of the optical-spectral features allowed identifying statistically significant spectral ranges for analysis of diagnostically important tissue components. Studies of dimensionality reduction techniques of the optical-spectral feature vector and methods of clustering of the studied samples also allowed us to approach the implementation of the automatic classification method. Importantly, the classification task can be used in two applications – to differentiate between different tumors and to differentiate between different parts of the same (center, perifocal zone, normal) tumor. This paper presents the results of our research in the first direction. We investigated the combination of several methods and showed the possibility of differentiating glial and meningeal tumors based on the proposed optical-spectral analysis method.Мотивацией проведения настоящего исследования послужила необходимость развития методов срочной интраоперационной биопсии при проведении операций по поводу удаления внутричерепных опухолей. На основании опыта предыдущей совместной работы ИОФ РАН и НМИЦ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко по внедрению в клиническую практику методов флуоресцентной спектроскопии был разработан подход, комбинирующий различные оптико-спектральные методики, такие как спектроскопия аутофлуоресценции, флуоресценции 5-АЛК индуцированного протопорфирина IX, диффузного отражения широкополосного излучения, по которому можно определять концентрацию гемоглобина в тканях и их оптическую плотность, спектроскопия комбинационного рассеяния, являющаяся методом молекулярной спектроскопии, позволяющим детектировать различные молекулы в тканях за счета колебаний отдельных характерных связей в молекулах. Такое разнообразие оптико-спектральных характеристик затрудняет их непосредственный анализ хирургом во время операции, как это обычно реализуется в случае флуоресцентных методов – по превышению некоторого порога интенсивности флуоресценции с определенной степенью достоверности можно судить о том, находится ли в зоне исследования нормальная или опухолевая ткань. В случае, если число параметров превышает пару десятков, необходимо использование алгоритмов машинного обучения для построения системы поддержки принятия решений хирурга во время операции. Настоящая работа представляет исследования в этом направлении. Проведенный нами ранее статистический анализ данных оптико-спектральных характеристик позволил выделить статистически значимые спектральные диапазоны для анализа, репрезентирующие диагностически важные компоненты тканей. Исследования методов понижения размерности вектора оптико-спектральных признаков и методов кластеризации исследуемых образцов также позволили приблизиться к реализации метода автоматической классификации. Важно отметить, что задача классификации может быть использована в двух приложениях – для дифференциации различных опухолей и для дифференциации различных частей одной (центр, перифокальная зона, норма) опухоли. В настоящей работе представлены результаты наших исследований в первом направлении. Мы исследовали сочетание нескольких методов и показали возможность дифференциации глиальных и менингеальных опухолей на основании предложенного метода оптико-спектрального анализа
Возможности флюоресцентной диагностики в выявлении мультцентричных очагов дисплазии шейки матки
Get PDFColposcopy allows the examiner to localize potential lesions, assess the severity of the lesion, and obtain a colposcopic guided biopsy. This method has limited sensitivity and specificity, raising serious concerns about the possibility of missing cervical dysplasia. Fluorescent methods for diagnosing precancerous diseases of the cervix and early forms of cancer have an extremely high sensitivity, reaching 90%. The presented results of the study allow us to fully declare the high information content of fluorescent colposcopy in identifying dysplastic lesions on the cervix.Кольпоскопия позволяет исследователю локализовать потенциальные поражения, оценить тяжесть поражения и получить кольпоскопически направленную биопсию. Данный метод имеет ограниченную чувствительность и специфичность, вызывая серьезные опасения по поводу вероятности пропуска дисплазии шейки матки. Флуоресцентные методы диагностики предраковых заболеваний шейки матки и ранних форм рака обладают крайне высокой чувствительностью, достигающей 90%. Представленные результаты исследования позволяют в полной мере заявить о высокой информативности флуоресцентной кольпоскопии в выявлении диспластических очагов на шейке матки